复杂高层与超高层建筑结构分析

建筑越高，对建筑类型的要求也就越复杂，对建筑工程师的设计要求也越来越严格，与一般的建筑物相比，复杂高层和超高层建筑设计要点也更加复杂多样，因此复杂高层和超高层的结构设计将会成为现在乃至未来几年的重中之重。

在满足城市发展需要的同时，也要更加关注建筑结构的安全可靠性，因为建筑物的结构直接关系到建筑物建成以后的整体性和功能性。因此，建筑结构的设计是设计过程中的重点，这也就要求工程师在设计时必须结合多种技术手段，利用混凝土从多个途径来达到建筑结构的要求。

1控制复杂高层和超高层结构设计的因素

进行建筑结构设计时，首先要考虑建筑物的承载量。对绝大多数复杂高层和超高层建筑来说，应该严格按照建筑结构设计承载要求中的规定来执行建筑结构设计。同时，还需要考虑其他影响结构设计的因素，并选择相应稳妥的设计规划。

1.1风对建筑结构设计的影响

影响复杂高层和超高层建筑结构设计的因素有很多，由于建筑的设计高度很高，所以应首先考虑风对建筑结构的影响。特别是对于超高层建筑而言，就需要更加注意风力的影响，就拿台湾的101大楼来说，它的设计过程中不仅要参考当地的相关要求，还需要委托国外的专业机构都设计进行相关的风力测试实验，来保证建筑物的抗风能力。

1.2抗震能力

相关人员一直在进行对地震的研究，但由于科学技术水平条件的限制，很难对地震的发生时间、威力大小做出提前预测，即使是日本也很难精准预测出地震的发生时间。因此，复杂高层和超高层对于抗震能力的要求也是结构设计中的重点。当然，我们也要考虑主楼和周边建筑的相互影响。

1.3打好地基基础

地基就相当于建筑物的根基,对于不同的地区，由于地质的不同，对地基的要求也就不同，但在任何地区都要打好地基基础。例如，在地质松软的地区的复杂高层和超高层建筑，就需要采用桩箱作为基础来打好地基;在有岩层的地区，需要根据岩层的年限采取不同的措施进行地基基础建设,一般采用混凝土桩深入岩层进行加固；对于地下基础条件较好的底层，通常会选择筏形进行基础加固。根据不同的地形选择不同的地基基础建设，做好建筑物的根基，对于整个工程具有重要意义。

1.4对于复杂高层和超高层建筑的功能需求

所有的建筑物的结构设计建造都是以功能实用性为前提的，因此，所有建筑结构的细节设计都必须以此为首要条件，建筑的艺术性设计也必须放在实用性的前提条件之下。做好了设计工作后就需要采购能达到一定标准的建筑材料，采购也是结构设计的重要环节。

2建筑结构的设计策略

2.1合理的减少建筑框架设计距离

建筑结构中，梁架和柱架之间的刚性连接构成了建筑结构设计中的刚性系统。在刚性系统中，抗击力主要受到柱截面和柱数量的直接影响，因此，合理减少柱之间的距离能够很好地提高整个刚性系统的刚性；适当增加建筑结构中梁的数量可以提高整个框架抗击变形的能力。同时，可以增加柱子的方法来提高建筑结构的总力矩。

2.2充分的利用梁柱组合效果

适当减少梁距、柱距虽然在一定范围内能够提高建筑结构的抗推度，但不能从根本上解决框架整体效果不佳的问题。可以通过增加梁、柱的数量提高抗推能力，也能在很大程度上增加抗风能力。

2.3弯一剪双重系统结构

弯一剪双重抗风系统，主要采用弯曲形和剪切形两种不同的系统结构来组成一个整体的建筑结构。通过各个不同楼板的相互作用，可以达到减小位移的效果。框墙体系是典型的剪切变形，它的上部层间侧移会变得相对较小，单纯的剪力墙便是弯曲型的变形，二者共同作用，可以保证框架和剪力墙整体的变形一致性。

2.4建立合适的刚壁

对于地面是方形的复杂高层或者超高层建筑而言，选择芯筒框架体系时，大部分的侧向力会由芯筒承担。这样一来，整个建筑物的侧移曲线就会由芯筒直接控制。在水平的作用力上，变形力也主要由芯筒控制。

3超高层结构设计方法

3.1设计攻略

设计避难层是超高层建筑结构中的硬性要求，当超高层建筑中发生火灾时，人群便可以得到及时疏散。在超高层建筑中安装好备用的电力设施也是今后房屋交付使用中的硬性要求。在超高层建筑中，必须每隔15层就安排一个避难场所。对于避难场所也要做好超负荷的测算，从整体上提高整体结构的刚性。在进行建筑结构的设计时，可以选择全钢结构或者是混合结构。

3.2建筑材料的选择

在超高层建筑的设计中，需要本着超轻、超强、可延伸的原则对建筑材料进行选择，可以选择钢筋混凝土、纯钢材、型钢混凝土等材料，在进行钢材施工时一定要对裸露在外部的钢材做好防火措施。

3.3选择合理的结构方案

做好了设计就需要选择好适合的结构方案，合理可行的结构方案是建筑结构设计的关键因素。选择的结构体系要做到受力明确、能够简洁明了地传递力，同时，在相同的结构体系中不能包括多个结构框架。选择时要将抗风力和抗震力做为首要的考虑因素，最好能够做到同等条件择优录取。

3.4结构设计要点分析

在超高层建筑设计中有一个普遍存在的问题:在设计时，造型上尺度的变化和凹凸造型存在着直接的关系。因此，在设计时要考虑到建筑结构的不对称性和不规则的变化。即便是对于相同的单元设计，也可能会存在着不同的结构问题。但设计时有一个共同点，就是要求建筑结构安全可靠。

3.5科学合理的建立抗力体系

通过研究和多年的实践发现，选择正确合理的结构建立抗力体系，是保证复杂高层和超高层建筑安全性的前提。在选择抗力体系时，应该保证以建筑结构为前提的情况下选择结构体系。在建筑结构中,要根据实际情况进行多重抗力体系的比较，并对各个体系做出合理的评分。在进行多个抗力体系的组合时，一定要做好连接，以便后期可以达到整体效果。

随着我国国民经济水平的不断提高，复杂高层和超高层的时代将会逐渐到来,在过去的实例中，我们不难发现复杂高层和超高层的优势已经逐渐显现。因此，在对复杂高层和超高层进行建筑结构的设计过程中,在做到满足建筑功能需求的同时，也要做到对环境条件的满足，所以应当确保设计措施和设计思路能够满足结构设计中的多项需求，保证现场的施工条件能够有力地支撑建筑结构设计体系的顺利进行。在全面开展工作的同时，要坚持以认真负责的态度对待每一个基础结构的设计，只有严格地控制好质量，中国的建筑事业才有可能拥有更加美好的未来。

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